Cosecha de Energía a Partir de la Inestabilidad Aeroelástica Flutter

La cosecha de energia (en ingles: “energy harvesting” o “power harvesting”) es el proceso por el cual la energia que “rodea” a un sistema (luminica, termica, solar o cinetica) es convertida en una forma “utilizable” de energia con el fin de, por ejemplo, alimentar sensores, actuadores, u otros dispositivos electronicos. Es posible desarrollar cosechadores de energia que utilicen las vibraciones mecanicas de algun componente estructural (debidas a rafagas o a oscilaciones de ciclo limite causadas por inestabilidades aeroelasticas como por ejemplo el flutter) como fuente principal de energia de entrada. La conversion de estas vibraciones en energia electrica aprovechable puede llevarse a cabo empleando transductores piezoelectricos. En este trabajo se estudia una version simplificada de un ala multifuncional como elemento cosechador de energia. Esta es estructuralmente representada por una viga en voladizo cuyas superficies superior e inferior estan cubiertas por material piezoelectrico, mientras que su extremo libre se vincula a un perfil aerodinamico simetrico. Las ecuaciones electro-aeroelasticas se desarrollan utilizando un enfoque energetico. Las cargas aerodinamicas no-lineales e inestacionarias son evaluadas mediante la implementacion de una version ad-hoc del metodo de la red de vortices. La integracion de las ecuaciones gobernantes se realiza numerica e interactivamente en el dominio del tiempo empleando un metodo predictor-corrector. Como parte de los resultados obtenidos, se determino la velocidad de flutter para el modelo aeroelastico y para el electro-aeroelastico, y se analizo el desempeno del cosechador en condicion de flutter. Se calculo la tension y la potencia cosechada en regimen en funcion de la carga resistiva. Este esfuerzo constituye el punto de partida para encarar futuros trabajos sobre sistemas de mayor envergadura, como por ejemplo aviones equipados con alas multifuncionales extremadamente flexibles y muy esbeltas. Esta tecnologia posibilita alimentar a sensores y sistemas de accionamiento mediante la energia cosechada.